一种精准导航的融合方法技术

本发明专利技术涉及导航融合技术领域，尤其是一种精准导航的融合方法，包括以下步骤；步骤一：GPS、陀螺仪和加速度计的装配；步骤二、软、硬件调试；步骤三、导航解算；步骤四、将GPS数据和陀螺仪数据融合成标准的NMEA协议，通过串口和ARM通信，本发明专利技术通过采用模块化，标准化，采用串口通信，遵守NMEA标准协议，达到精度高，在露天路段使用卫星信号，在隧道、桥梁等路段使用惯导数据，两者可以无缝切换，可以相对于车体坐标系的任意安装角进行自由安装，避免经过桥底、隧道等卫星信号弱的路段时，车载系统的地图上显示车辆行驶轨迹发生偏移。

A Fusion Method for Precision Navigation

【技术实现步骤摘要】
一种精准导航的融合方法
本专利技术涉及导航融合
，尤其涉及一种精准导航的融合方法。
技术介绍
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成；目前的车载系统只用GPS芯片来提供数据导航，在正常的路段可以实现很好的导航功能，满足客户的需求，但经过桥底、隧道等卫星信号弱的路段时，车载系统的地图上显示车辆行驶轨迹容易发生偏移。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种精准导航的融合方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：设计一种精准导航的融合方法，包括以下步骤；步骤一：GPS、陀螺仪和加速度计的装配；S1、对陀螺仪和加速度计分别进行性能测试和分析，对MIMU进行了整体标定；S2、采用变几何衍架结构来测量组合标定系统软硬件，运用小波分析方法提取陀螺仪输出数据建立陀螺仪漂移的ARMA模型；S3、分析GPS报文的格式，针对GPS数据和陀螺仪数据组合的不同方式以及报文的解码方法，编制相关的程序，并进行了整体装配；步骤二、软、硬件调试；S1、对MIMU进行高速、高精度数据采集；S2、采用单片机控制接收、判断和校验GPS-OEM板异步串口输出的报文，各处理器之间通过UART共享数据实现了异步通信；步骤三、导航解算；S1、根据GPGGA和GPRMC的组合技术，对数据组合的状态方程和量测方程确定组合系统的校正方法；S2、针对不同的组合方案与软件相结合，实现MIMU和GPS的数据同步；S3、检测数据粗大误差、GPS速度跳变以及滤波器误差估计的故障，及时进行故障隔离，促使系统具有良好的容错能力；步骤四、将GPS数据和陀螺仪数据融合成标准的NMEA协议，通过串口和ARM通信。优选的，步骤三中，S3采用联邦强跟踪卡尔曼滤波算法解决量测相关、GPS速度跳变和初值选取敏感性等问题，提高系统的实时性、鲁棒性和容错性能。优选的，步骤三中、S1所述数据为位置/速度组合、伪距/伪距率。优选的，步骤二中，S1利用浮点放大器和FPGA对MIMU进行高速、高精度数据采集。优选的，步骤四中，采用模糊自适应方法进行调整，采用多传感器线性最小方差最优估计标量加权方法实现子滤波器之间的数据融合。本专利技术提出的一种精准导航的融合方法，有益效果在于：1、本专利技术通过采用模块化，标准化，采用串口通信，遵守NMEA标准协议，达到精度高，在露天路段使用卫星信号，在隧道、桥梁等路段使用惯导数据，两者可以无缝切换，可以相对于车体坐标系的任意安装角进行自由安装，避免经过桥底、隧道等卫星信号弱的路段时，车载系统的地图上显示车辆行驶轨迹发生偏移。附图说明图1为本专利技术结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1，一种精准导航的融合方法，包括以下步骤；步骤一：GPS、陀螺仪和加速度计的装配；S1、对陀螺仪和加速度计分别进行性能测试和分析，对MIMU进行了整体标定；S2、采用变几何衍架结构来测量组合标定系统软硬件，运用小波分析方法提取陀螺仪输出数据建立陀螺仪漂移的ARMA模型；S3、分析GPS报文的格式，针对GPS数据和陀螺仪数据组合的不同方式以及报文的解码方法，编制相关的程序，并进行了整体装配；步骤二、软、硬件调试；S1、对MIMU进行高速、高精度数据采集，利用浮点放大器和FPGA对MIMU进行高速、高精度数据采集；S2、采用单片机控制接收、判断和校验GPS-OEM板异步串口输出的报文，各处理器之间通过UART共享数据实现了异步通信；步骤三、导航解算；S1、根据GPGGA和GPRMC的组合技术，对数据组合的状态方程和量测方程确定组合系统的校正方法，所述数据为位置/速度组合、伪距/伪距率；S2、针对不同的组合方案与软件相结合，实现MIMU和GPS的数据同步；S3、检测数据粗大误差、GPS速度跳变以及滤波器误差估计的故障，及时进行故障隔离，促使系统具有良好的容错能力，采用联邦强跟踪卡尔曼滤波算法解决量测相关、GPS速度跳变和初值选取敏感性等问题，提高系统的实时性、鲁棒性和容错性能；步骤四、将GPS数据和陀螺仪数据融合成标准的NMEA协议，通过串口和ARM通信，采用模糊自适应方法进行调整，采用多传感器线性最小方差最优估计标量加权方法实现子滤波器之间的数据融合。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精准导航的融合方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤一：GPS、陀螺仪和加速度计的装配；S1、对陀螺仪和加速度计分别进行性能测试和分析，对MIMU进行了整体标定；S2、采用变几何衍架结构来测量组合标定系统软硬件，运用小波分析方法提取陀螺仪输出数据建立陀螺仪漂移的ARMA模型；S3、分析GPS报文的格式，针对GPS数据和陀螺仪数据组合的不同方式以及报文的解码方法，编制相关的程序，并进行了整体装配；步骤二、软、硬件调试；S1、对MIMU进行高速、高精度数据采集；S2、采用单片机控制接收、判断和校验GPS‑OEM板异步串口输出的报文，各处理器之间通过UART共享数据实现了异步通信；步骤三、导航解算；S1、根据GPGGA和GPRMC的组合技术，对数据组合的状态方程和量测方程确定组合系统的校正方法；S2、针对不同的组合方案与软件相结合，实现MIMU和GPS的数据同步；S3、检测数据粗大误差、GPS速度跳变以及滤波器误差估计的故障，及时进行故障隔离，促使系统具有良好的容错能力；步骤四、将GPS数据和陀螺仪数据融合成标准的NMEA协议，通过串口和ARM通信。

【技术特征摘要】
1.一种精准导航的融合方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤一：GPS、陀螺仪和加速度计的装配；S1、对陀螺仪和加速度计分别进行性能测试和分析，对MIMU进行了整体标定；S2、采用变几何衍架结构来测量组合标定系统软硬件，运用小波分析方法提取陀螺仪输出数据建立陀螺仪漂移的ARMA模型；S3、分析GPS报文的格式，针对GPS数据和陀螺仪数据组合的不同方式以及报文的解码方法，编制相关的程序，并进行了整体装配；步骤二、软、硬件调试；S1、对MIMU进行高速、高精度数据采集；S2、采用单片机控制接收、判断和校验GPS-OEM板异步串口输出的报文，各处理器之间通过UART共享数据实现了异步通信；步骤三、导航解算；S1、根据GPGGA和GPRMC的组合技术，对数据组合的状态方程和量测方程确定组合系统的校正方法；S2、针对不同的组合方案与软件相结合，实现MIMU和GPS的数据同步；S3、检测数...

【专利技术属性】
技术研发人员：包学兵，崔常福，
申请(专利权)人：江苏北斗星通汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32